面对日益紧迫的能源枯竭和环境污染问题,开发新能源汽车成为了各国普遍的选择。为了寻找替代能源并实现交通能源的转型;近年来,发达国家都开始重视对电动汽车的资金投入力度,并给予优厚的政策扶持。对于汽车消费潜力巨大的国内市场而言,研发新能源汽车有利于实现我国汽车产业的跨越式发展。在电动汽车产业的发展过程中,率先掌握核心科技有利于占领汽车产业转型与发展的制高点。其中,电池管理系统(Battery Management System,BMS)是电动汽车技术的核心;随着各国扶持政策的出台和社会资本投入的加大,越来越多的厂家进入到动力电池制造领域,促使动力电池(尤其是锂离子电池)单体成本不断下降,与此同时,很多研究机构推出了动力电池管理技术和相关产品。对这些技术和产品的市场表现进行分析,发现电池管理系统尚存在一些问题,本文重点对以下问题进行了研究和改进。在汽车的驱动功率变化较大的情况下,动力电池组正负极和车辆地底盘之间的绝缘监测值会有大幅波动,容易引起绝缘故障误报。为了解决这一问题,本文首先根据等效电路模型,对实验用电池NCR18650进行了参数辨识,并验证了该模型参数的准确性;然后构建了以一阶RC电池单体模型为基础的串联电池组模型,并在该电池组模型之上搭建了低压低频绝缘检测电路模型;为了抑制测量噪声的影响,对该非线性系统设计了扩展性卡尔曼滤波器,对测量过程进行了滤波处理。仿真及台架实验结果表明:所提出的绝缘电阻检测模型及扩展卡尔曼滤波算法具有良好的估计精度及鲁棒性,测量稳定后误差低于1.5%,并且在绝缘性能下降的情况下,依然能够保持较高的估计精度,稳定后误差低于5%。并联单体之间的剩余容量差异或电压差异容易导致单体之间产生循环电流,这些循环电流会对电池往复充放电,导致电池寿命衰减,引起不必要的能量浪费。本文在前人工作的基础上使用Simscape单体模型组建了一个能够模拟电池热效应的并联电池组模型,并提出了基于该模型的并联电池组能量管理策略(PCCEM)。该策略通过模糊控制算法,依据实际的负载状况,实时调整每个单体的工作模式,并通过合理安排SOC排序,避免了电池单体工作状态的频繁改变;在并联电池组模型的基础上进行了NEDC仿真工况的验证实验,评估了PCCEM策略其对并联的电池系统的影响。结果表明:PCCEM控制策略能够合理安排并联电池的放电顺序,提高了并联电池组内单体之间的一致性,并减少45.5%的能量消耗。由于生产偏差和使用环境的不同,串联电池的特性会不一致,这容易导致电池组总体容量下降。本文提出了一套基于占空比来控制均衡电流大小的高效双向主动均衡方案,该方案实现了均衡电流动态可调,并采用模型预测控制算法对电池组单体的SOC进行均衡,实现了在每个均衡周期内均衡电流都是最优解。该方案依靠双向的DC/DC转换器转移电池单体和其相邻电池组之间的能量,并且可以多路同时均衡,克服了传统均衡方案能量转移效率低、均衡时间长、不适合大容量电池组的缺点。台架实验表明:该方案能够有效降低电池单体之间的电压差异,而且能减少不必要的能量转移,还能够将均衡时间缩短31%。对开发的电池管理系统设计了一套基于NI PXIe实时系统的硬件在环测试平台(Hardware in the Loop,HiL),该平台除了能模拟电池单体,还能模拟主动均衡过程。设计思路如下:首先通过Simulink建立电池组模型、主动均衡模型、动力系统模型,配置输入输出接口;其次通过MATLAB自动代码生成工具,将该模型生成C语言,通过VC编译器编译成.dll文件;然后在NI Veristand仿真环境中运行所建立的模型。最后更改汽车动力模型的运行工况,模拟出电池电压、温度和电流的变化。利用操作界面实时在线监控运行任务并与之交互,对BMS产品进行全面、准确的测试,及早发现缺陷并改进,确保BMS产品的安全、稳定、可靠;重要的是:本论文的HiL测试系统不仅对电池组进行为了模拟,还对主动均衡的过程进行了仿真,能够按照BMS主控的指令进行均衡,可以用来测试BMS的均衡控制效果;这种方法为BMS硬件在环系统的设计提供了一种新的思路。本论文对电动汽车BMS的这几个关键技术进行了深入的研究,并设计了一套通用性强的HiL检测系统,对BMS产品进行全面的检测;研究内容对电动汽车BMS的开发设计具有一定的理论参考和工程应用价值。